отзыв вед орг_бп (Исследование электронного транспорта в планарных наноструктурах молекулярного масштаба)

~КТВЕРЖДАКУ' $$4 Директора яйябяобнческого пиегизута РАН Член йозуярйгАМ В. Ф. Лукичев '29"апйелн 2614 г. ОТЗЫВ ведущей организации о диссертационной работе Степанова Азггона Сергеевича "Исследование электронного транспорта в планарных наноструктурах молекулярного масштаба", представленной на соискание ученой степени кандидата физико- математических наук по специальностям 61.64.64 - физпческаи электроника п 61.64.61- приборы и методы экспериментальной физики. Диссертационная работа Степанова А.С, посвящена разработке методов формирования наноструктур молекулярного масштаба и исследованию элекгронного транспорта в таких Актуальность выбранного направления исследования связана с непрерывно растущим интересом к исследованию наноструктур предельно малых размеров. Зачастую в этой области наблюдается нехватка экспериментальных данных для детального описания особенностей таких наноструктур, В том числе недостаток данных О сВОйстВах электронного т1инспорта через квантовые точки молекулярного масштаба (одиночные молекулы и мал~с наночастицы).

Развитие подходов и методик, направленных иа изучение электронного транспорга в наносистемах молекулярного масштаба, безусловно актуально. Разработанные методики создания интерфейса к квантоВым точкам позволязот Образовать системы для исследОВания электронного транспорта через индивндуальные наночастицы или молекулы. В разработанной многослойной топологии построения наиосистем молекулярного масштаба обеспечивается также возможность управления транспортом электронов, что позволяет Выявлять дополнительные особенности исследуемых квантовьгх точек. Основные па чные ез льтаты п их новизна Научная новизна исследования определяется тем, что в ходе диссертационной работы разработана лабораторная методика создания интерфейсов к одиночным квантовым точкам (молекулам или мальца наночастйцам) суб-5 нм размера в виде многослойной (4 слоя) интегрированной системы йланарных тонкопленочных (15 нм) йаноэлектродов шириной 50 нм с предельно малыми зазорами (менее 5 нм) между ними.

Такой интерфейс позволяет включать одййочйый "квантовый обьект в электрйческую цепь й формировать квайтовые электроййые элемейты, являющиеся осйовой йайоэлектроййых устройств йового поколеййя. При этом, автором разработана и создана экспериментальная установка, позволяющая обеспечивать контроль йад процессом разрыва тонкопленочных нанон роводов в ходе электромиграции за счет малого времени обратной связи (20 мкс) и проводить измерения с высокой чувствительностью (по току - до 100 фЛ) для исследования электронного транспорта через сверхвысокоомные туинельиыс найоструктуры йа основе одиночных молекул или наиочастиц. В работе предложена и разработана прецизионная методика и определен диапазон параметров для управляемого проведения электромпграции в нанопроводах, что позволило обеспечить контролируемое формирование малых (менее 5 нм) зазоров с выходом годных более 75 %, в количестве, достаточном для статистического анализа полученных результатов, При этом показан квантовый характер заключительной части процесса разрыва исследованных нанопроводов, Лвтором предложен и реализован способ иммобилизации малых (2 - 3 нм) наночастиц золота в йанозазор «3 - 5 нм), позволяющий получйгь наноструктуры молекулярного масштаба (например» туннельные нанотранзйсторы) с выходом годных образцов более 50%.

При этом для обеспечения возможйостй йаблюдеййя йайочастйц была разработана техйологня й определейы параметры получения атомарно гладких поверхностей золотых пленок с амплитудой шероховатости 0.2 нм на площадях с размерами до 50 - 100 нм, Экспериментально исследован траисгюрт электронов через разнообразные туннельные системы на основе наночастнц, В том числе через цепочки йаночастйц и одиночные йаночастицы.

Исследованы транспортные характеристики наиболее интересных из полученных наноструктур молекулярйого масштаба: йайоэлектрол - цаночастйца золота (2 - 3 йм) - найоэлектрод, Впервые экспериментально показано, что в таких структурах электронный транспорт имеет характер коррелйроваййого туййелйроваййя лаже прп комйатйой температуре. остове ЯОГп» зкспе пмепзальш $х»с»кльтатов н выво Ов Достоверность результатов работы обеспечена совпадением экспериментально измеренных электрических характеристик с теорсглчсскл предсказанными значениями и зависимостями, а также согласием их с эксперймсйтальпымн и теоретическими данными, известными нз литературы. П айтйчесй и еййоеть аботы Несомнеййая практическая цешюсть проведенного исследования заключается в том, что предложен и реализован способ создания наноэлектронных элементов, которые открывают возможность построения на йх основе различных наноэлектронных устройств нового поколения: планарных одноэлектронных систем, чувствительных нанобиосенсоров и блоков памяти сверхвысокой емкости.

Предложенны!! способ пригоден для создания прототипов таких устройств. При этом, использование полученных в работе результатов в сочетании с современными достижениями техн ологйн изготовления наноструктур даст возможность промышленного изготовления подобных элементов наноэлектроники, Разработанный алгоритм проведения электромиграцни для получения зазора между электролами истока и стока тршзпстора шл!!ется полностью автоматизированным и позволяет получать большой выход годных образцов (более 75%), что важно для создания как отдельных нанобйосенсоров, так и их планарных массивов. Созданные по разработанной в диссср!апионной работе йаноструктуры дают возможность исследовать управляемый элск!ронпый транш!Орт через Одиночные молекулы, что позволяет вплотную приблизиться к создашпо пр;!кти !Оскнх мономолекулярных электронных ус~юйств, Диссертация содержит введение, !!ять Глав, заключеййе, спйсок Опублйковаййых работ автора и список использованной лигсргп1ры.

Текст диссертации изложен на 137 страницах, включшощих 5О рисунков. Библпогр!!!1!!м включает 109 наименований, Первая глава состоит из пя.п! !ас!О11, содержит обзор современных подходов к поетрОейиЮ пост-КМОП электронных устройс!в, 1!ривсдена классификация и дан обзор литературы по раз!!Нчным методам создаййя элскт1хглов л св!арйых туййельйых нанотранзйсторов.

Обозйачейы основные недостатки большинс!Иа м.:! Дов:!! Преимущества техник и методов, разработанных в Данной работе. ВО второй главе предсзлвлсиа ра!работанная технология создания интегрированной системы планарных наноэлектр!!;!о!с Описаны результаты нсслсдова! ш в к:;-.: и двух- счойных полимернь!х маскок, необходимых для формирования электродов л и!!!!!Ич!е!ю;!!!В различнои геометрии, Ощ)еделены Оптймальиые параметры технолОГнческих про!!сссо!!;,!л!! ПО;!учения нанопровОдов необходимоГО качества. Описана также предложенная и роаэс вл!Онная в работе техника построения многослойных йнтегрйрованйых струкгур, приве;!с! !О ! 1:. П .:-:Ое Опйсаййе разработанной крйтйческй важной Для между собой прн проведении электронно-лучевой таких структур методики совмещено:: лг!то Графин.

Продемонстрирована возможность надежного изготовления тонких (15 им) и узких (50 нм) золотых нанопроводов (заготовок для. создания электродов нанотранзистора) на поверхности А1зОз (слой изоляции электрода управления) без использования Лополнительных металлических алгсзионных слоев. что ~~~я~~~~ ~ажн~~ в дальнейшем использовании таких электродов,'нанопроводов для исследования электронного транспорта в молекулярных системах. В третьей главе, состоящей из трех частей, описаны предложенные методики создания системы наноэлектродов, проведения процесса электромнхрации в созданных нанопрОВОлах и проведения процесса саморазрыва зол~тык нанопровоЛОВ. Приведено аписанне н обоснование предложенной в работе геометрии нанопроводовзаготовок для создания наноэлектродов планарного нанотранзистора, дано описание разработанной экспериментальной установки, обеспечившей контролируемое (за счет достигнутого малого времени реакции (20 мкс)) проведение процесса электромиграции нанопроводов.

Приведен также предложенный и реализованный алгоритм проведения электромиграции и его параметры, оптимизированные с пелью получения узких (менее 5 нм) нанозазоров с большим выходом годных образцов (более 75;4). Описано исследование динамики саморазрыва пленки иа заключительном этапе процесса электромиграции. Показано ступенчатое изменение проводимости (разрушение одиночных кВантоВых каналОВ прОВОлимОсти) пленки на последнем этапе проведения процесса электромиграции, описаны преимугдества предложенного алгоритма электромиграции. Доказана пригодность полученных малых нанозазоров (менее 5 нм с выходом годных более 75 !4) для построения на их основе наносистем молекулярного масппаба и дальнейшего исследования характеристик таких систем. В четвертой главе рассмотрена реализованная методика осазкления объектов молекулярного масштаба (наночастнц) в области созданных нанозазоров.